Какъв е протоколът за комуникация, поддържан от ултразвуков габарит?

Като доставчик на ултразвукови измервания на ниво, често ме питат за комуникационните протоколи, които тези устройства поддържат. Разбирането на тези протоколи е от решаващо значение за безпроблемната интеграция в различни индустриални системи, което позволява ефективен трансфер на данни и дистанционно наблюдение. В тази публикация в блога ще се задълбоча в общите протоколи за комуникация, използвани от ултразвуковите измерватели на нивото и тяхното значение в индустриалните приложения.

Какво е ултразвуково ниво на ниво?

Преди да се потопим в комуникационните протоколи, нека накратко да се докоснем до това какво е ултразвуково ниво на нивото. AnУлтразвуков габарит на нивотое устройство без контакт, което измерва нивото на течности или твърди частици в резервоар или контейнер. Той работи, като излъчва ултразвукови вълни към повърхността на материала и измерва времето, необходимо на вълните да отскочат. Въз основа на това измерване на времето на полет, габаритът изчислява разстоянието до повърхността на материала и определя нивото.

Значение на комуникационните протоколи

Протоколите за комуникация са като общ език, който позволява на различни устройства да обменят информация. В контекста на ултразвуковите измервания на ниво тези протоколи позволяват на габарита да предава измервания на нивото на контролна система, регистратор на данни или други устройства за мониторинг. След това тези данни могат да се използват за различни цели, като управление на запасите, контрол на процесите и известия за аларми.

Общи протоколи за комуникация, поддържани от ултразвукови измервания на нивото

4-20 mA текущ цикъл

Текущият контур от 4-20 mA е един от най-използваните комуникационни протоколи в индустриалните приложения. Това е прост и надежден метод за предаване на аналогови сигнали на дълги разстояния. В 4-20 mA система текущото ниво представлява измерената променлива, като 4 mA съответства на минималната стойност и 20 mA, съответстваща на максималната стойност.

За ултразвуково ниво на нивото, изходът от 4-20 mA може да бъде конфигуриран така, че да представлява нивото на материала в резервоара. Например, ако габаритът измерва резервоар с максимално ниво от 10 метра, 4 mA може да представлява 0 метра, а 20 mA може да представлява 10 метра. Предимството на текущия контур от 4-20 mA е имунитетът му към електрически шум, което го прави подходящ за използване в сурови индустриални среди.

Modbus

Modbus е протокол за серийна комуникация, който обикновено се използва в системите за индустриална автоматизация. Тя позволява на устройствата да комуникират помежду си по серийна линия или мрежа. Modbus използва архитектура на главния роб, където едно устройство (главният) инициира комуникация с други устройства (робите).

Ултразвуковите измервания на нивото, които поддържат MODBUS, могат да бъдат конфигурирани като роби на Modbus, което им позволява да бъдат свързани към Modbus Master, като програмируем логически контролер (PLC) или система за управление на контрола и събиране на данни (SCADA). След това главният може да прочете измерванията на нивото и други параметри от габарита и да изпраща команди до габарита, като например задаване на ограниченията на алармата.

Има няколко варианта на протокола MODBUS, включително MODBUS RTU (отдалечен терминал) и MODBUS TCP (протокол за контрол на предаването). Modbus RTU се използва за серийна комуникация през RS-485 или RS-232 интерфейси, докато Modbus TCP се използва за комуникация през Ethernet мрежи.

HART (Дистанционно преобразувател на магистрала))

HART е хибриден протокол за комуникация, който комбинира аналогова и цифрова комуникация. Той позволява предаване както на аналогов сигнал от 4-20 mA, така и на цифрови данни през един и същ двужилен кабел. Дигиталните данни могат да включват допълнителна информация за измерената променлива, като диагностични данни, информация за калибриране и конфигурация на устройството.

HART се използва широко в процесорната индустрия, тъй като позволява лесна интеграция със съществуващи 4-20 mA системи. Ултразвуковите измервания на ниво, които поддържат HART, могат да бъдат свързани към HART Master, като ръчен комуникатор или система за управление. След това главният може да комуникира с габарита, използвайки протокола HART, за да чете цифровите данни и да изпълнява конфигурация и диагностични задачи.

Profibus

Profibus е протокол Fieldbus, който обикновено се използва в системите за индустриална автоматизация в Европа. Това е високоскоростен комуникационен протокол, който позволява свързването на множество устройства в една мрежа. Profibus използва архитектура на главния роб, подобна на Modbus.

Ултразвуковите измервания на нивото, които поддържат Profibus, могат да бъдат свързани към Profibus Master, като PLC или разпределена система за управление (DCS). След това главният може да прочете измерванията на нивото и други параметри от габарита и да изпраща команди до габарита. Profibus е известен с високата си надеждност и бързите скорости на пренос на данни, което го прави подходящ за използване в приложения, където се изискват данни в реално време.

Ethernet/IP

Ethernet/IP е индустриален протокол Ethernet, който се основава на стандартната технология Ethernet. Той позволява свързването на индустриални устройства към Ethernet мрежа, което позволява безпроблемна интеграция със системи на ниво корпорация. Ethernet/IP използва общия индустриален протокол (CIP) за комуникация, който осигурява обща рамка за обмен на данни между устройства.

Ултразвуковите измервания на нивото, които поддържат Ethernet/IP, могат да бъдат свързани към Ethernet мрежа и да комуникират с други устройства, като PLC, SCADA системи и интерфейси с човешка машина (HMIS). Предимството на Ethernet/IP е нейната висока честотна лента и съвместимост със съществуващата Ethernet инфраструктура, което улеснява прилагането в индустриалните мрежи.

Избор на правилния протокол за комуникация

При избора на протокол за комуникация за ултразвуково ниво на нивото трябва да се вземат предвид няколко фактора. Те включват:

• Съвместимост със съществуващите системи: Протоколът трябва да бъде съвместим със системата за управление, регистрация на данни или други устройства за наблюдение, към които ще бъде свързан габаритът.
• Разстояние и брой устройства: Ако габаритът трябва да бъде свързан на голямо разстояние или ако трябва да бъдат свързани множество устройства в една и съща мрежа, трябва да бъде избран протокол, който поддържа комуникация на дълги разстояния и множество връзки на устройството.
• Скорост на прехвърляне на данни: За приложения, когато се изискват данни в реално време, трябва да се избира протокол с висока скорост на прехвърляне на данни.
• Разходи: Разходите за внедряване на протокола, включително цената на габарита, комуникационния интерфейс и всяко допълнително оборудване, трябва да бъдат разгледани.

Заключение

В заключение, ултразвуковите измервания на ниво поддържат различни комуникационни протоколи, всеки със собствени предимства и недостатъци. Изборът на протокол зависи от специфичните изисквания на приложението, като съвместимост със съществуващите системи, разстоянието, скоростта на прехвърляне на данни и разходите. Разбирайки наличните различни протоколи за комуникация, можете да изберете правилния протокол за вашия ултразвуков габарит и да осигурите безпроблемна интеграция във вашата индустриална система.

Ако се интересувате да научите повече за нашите ултразвукови измерватели на ниво или имате въпроси относно комуникационните протоколи, които поддържат, моля, не се колебайте да се свържете с нас. Ще се радваме да ви помогнем с вашите нужди за измерване на ниво и да ви помогнем да изберете правилното решение за вашето приложение.

ЛИТЕРАТУРА

• „Индустриални комуникационни мрежи: Принципи и приложения“ от Стефан Х. Карнер
• „Спецификация на протокола Modbus“ от Schneider Electric
• „Спецификация на HART Communication Protocol“ от Фондация за комуникация на HART
• „Техническо ръководство на Profibus“ от Siemens
• „Ethernet/IP мрежа и спецификация на слоя на устройството“ от ODVA